1-Definición de los siguientes términos: Filtración. Se refiere a la acción mediante la cual la presión diferencial hace entrar a la fase líquida del lodo de perforación dentro de una formación permeable. Durante este proceso, proceso, las las partículas partículas sólidas sólidas son filtradas filtradas,, formando formando un un revoque revoque.. Puede Puede ser consid considerad eradaa como el proceso de separación de los sólidos suspendidos en el líquido al forzar su paso a través de un medio poroso, ocurre cuando en el pozo hay un diferencial de presión positivo positivo entre entre el lodo lodo y la la formación formación permea permeable, ble, siendo siendo esta esta presión presión diferenc diferencial ial la diferencia ente la presión hidrostática del lodo y la presión de formación. Pérdida de Circulación. Es cuando el lodo se pierde completamente hacia la formación sin que se produzca filtrado. El flujo de lodo hacia la formación implica que hay menos lodo volviendo a la línea de descarga que el lodo que se bombeo o incluso que no hay retorno. Revoque. Es una capa formada por los sólidos suspendidos en el lodo. Esta capa o costra se produce debido a la diferencia de presión entre la columna de lodo y la formación. Pérdida de Filtrado. Es el volumen de la fase continua del lodo que penetra en la formación, debido a que la presión hidrostática es mayor a la presión de formación. 2-¿Considera Ud. un beneficio que se produzca filtración durante las labores de perforación? perforación? Explique. Explique. Es conveniente tener una filtración medianamente alta cuando se perfora formaciones no productora productora,, ya que que esto esto hace hace que se ablande ablande la formación formación y sea sea más fácil perforar perforar,, en cambio cuando ya se ha comenzado a perforar se desea tener una minima filtración (3-5 cc), debido a que el filtrado desplaza los fluidos que se encuentran en la formación y disminuye la permeabilidad relativa de la arena al fluir los hidrocarburos. 3-¿Cuáles son las funciones, características y como se forma el revoque? ¿Explique que equipo es utilizado para medir el Espesor del Revoque? Funciones del Revoque: Controlar la perdida de filtrado, al crear una especie de película en la pared del pozo por acción de sólidos presentes en el lodo, que pudiese provocar problemas en la perforación y producción. Ayudar a minimizar los daños a la formación, evitando que entre gran cantidad de filtrado en la formación, lo cual disminuiría su permeabilidad causando problemas durante su producción producción.. Mantener la estabilidad del pozo, para así evitar que formaciones poco estables atravesadas durante la perforación se derrumben y caigan al fondo del pozo. Permitir una mejor interpretación de los registros eléctricos. Características del Revoque: Un buen revoque debe ser Delgado, Liso, y este depende de la concentración y dispersión de los sólidos arcillosos comerciales. Es una Capa Impermeable por lo general de 2mm de espesor (recomendable) que se forma durante la filtración, donde las partículas sólidas que forman el lodo se acumulan y
depositan en la pared del pozo en zonas permeables, permitiendo controlar las presiones en la formación. Debe ser Compresible, de forma tal que un aumento de presión disminuya su permeabilidad por reagrupamiento de las partículas. Ser resistente y Uniforme, para recubrir y sostener la pared del pozo; y así evitar los potenciales derrumbes en zona inestables. Como se forma el Revoque. Es una capa impermeable que se forma en las paredes del pozo, la cual esta constituida por sólidos suspendidos que se depositan en un medio poroso permeable (formaciones) durante el proceso de filtración. Las paredes de la formación actúan como tamices, evitando que los sólidos penetren en la formación. Equipo utilizado para medir el Espesor del Revoque: El espesor del revoque se determina con un aparato llamado Vicat. Este aparato consta de un aguantador provisto de un vástago movible que pesa 300 gramos. En el extremo superior del vástago movible, tiene un émbolo de 1 centímetro de diámetro y una longitud de por lo menos 5 centímetros y en el otro extremo presenta una aguja cambiable de 1 milímetro de diámetro y 5 centímetros de longitud. El vástago es movible y puede mantenerse en cualquier posición por medio del tornillo fijador y posee un indicador ajustable que se mueve sobre la escala graduada adherida al aguantador. Unido a la base del aparato se tiene una pequeña placa que sirve para colocar el papel filtro que contiene el revoque que se va a medir. Procedimiento para la medición del Revoque: El papel filtro con el revoque lavado suavemente con agua, se coloca sobre la placa porta muestra de modo que la aguja del aparato pueda hacer impacto en alguna parte del papel filtro. Por medio del tornillo ajustador, se hace que la aguja toque la superficie del revoque ajustándolo en esta posición. En esta posición fija del soporte, se lleva el indicador movible de la escala a la lectura cero del extremo superior. Luego se libera el vástago, permitiendo así que la aguja Vicat, atraviese el revoque. Por último, se toma la lectura del indicador en la escala. 4-Tipos de Filtración. En el pozo ocurren dos tipos de filtración: Dinámica y Estática. La Dinámica, tiene lugar cuando el lodo está circulando, el revoque se erosiona y por lo tanto es más delgado que el revoque estático, pero sin embargo la perdida de filtrado es mayor. La Estática, tiene lugar cuando el lodo no esta en movimiento, el revoque se hace más grueso con el tiempo, dado que el revoque restringe el flujo de filtrado y la tasa o velocidad de filiación disminuye con el tiempo.
Por otro lado la filtración dinámica se diferencia de la anterior en que el flujo del lodo a medida que pasa por la pared del pozo tiende a raspar el revoque a la vez que el mismo se va formando hasta que el grosor se estabiliza con el tiempo y la velocidad de la filtración se vuelve constante, por lo que el control de este tipo de filtración consiste en prevenir una perdida excesiva de filtrado a la formación. 5-¿Explique cuales son los equipos responsables de la medición de los diferentes tipos de filtrado? ¿Qué tipo de filtración se determina en el laboratorio? Filtro-Prensa API. La propiedad de filtración o formación de paredes de un lodo es determinada con un filtro prensa. La prueba consiste en determinar la velocidad a la cual se fuerza un fluido pasa a través del papel filtro. La prueba es realizada bajo las condiciones de tiempo, temperatura y presión especificadas. Después de la prueba se mide el espesor del revoque sólido que se ha asentado. La prueba de filtrado API es realizada a la temperatura superficial y a una presión de 100 psi, y los resultados se registran como número de mililitros perdidos en 30 minutos. Este filtro emplea como fuente de presión oxigeno o nitrógeno comprimido, prefiriéndose el nitrógeno por ser inerte. El cilindro con el gas comprimido tiene un regulador de presión y una válvula especial de seguridad. Una manguera conecta está unidad con el filtro prensa en la tapa superior. El equipo en si esta conformado de un cilindro para lodo, cerrado por una tapa removible, una empacadura, papel filtro, cedazo y tapón inferior. La tapa removible tiene una boca de entrada de presión. Cuando el aparato esta ensamblado, el filtro descansa sobre el cedazo y una boca de salida en el tapón del fondo debajo del filtro de papel permite la recuperación del filtrado en una probeta graduada. NOTA: éste es el tipo de filtración que se realiza en el laboratorio. La Prueba ATAP. Es realizada durante 30 minutos a 300ºF o a una temperatura equivalente a la temperatura de la formación, con una presión diferencial de 500 psi a través del papel filtro. Esta prueba puede ser realizada a temperaturas tan bajas como 200 ºF y tan altas como 450 ºF. El valor indicado del filtrado ATAP es igual a dos veces (2x) los centímetros cúbicos (cm3) del filtrado captado después de 30 minutos. Se debe doblar el volumen de filtrado porque la superficie de filtración de la celda de filtración ATAP es igual a la mitad de la superficie de filtración de la celda de filtrado API. El espesor del revoque ATAP depositado durante la prueba de filtración ATAP está indicado en 1/32 pulgada o en milímetros (mm). El receptor de filtrado para la prueba ATAP está presurizado para evitar la vaporización del filtrado calentado. Esta presión debe ser más alta que la presión de vapor de agua a la temperatura de prueba. Otro tipo de prueba de filtración estática ATAP, el Aparato de Taponamiento de Permeabilidad (PPA), es usado ocasionalmente para evaluar la tasa de filtración a través de núcleos simulados (discos de aloxita o cerámica). Mide una “pérdida instantánea” y una pérdida de filtrado de 30 minutos a presiones muy altas (500 a 2.500 psi) y temperaturas elevadas. El PPA es una celda ATAP modificada con un pistón flotante y
una cámara de lodo presurizada hidráulicamente. La unidad tiene el núcleo simulado en la parte superior de la celda y el y el filtrado es captado en la parte superior. El Filtrado HT-HP. Se utiliza para la medición del filtrado a Alta Presión y Alta Temperatura. Su aplicación se restringe solo a pozos con altas temperaturas y que la perdida de filtrado en este ensayo debe ser menos de triple de la perdida de filtrado por el ensayo API. Este equipo consta de una camisa de calentamiento que se encuentra montada sobre una base, una cámara para la muestra construida para soportar presiones de trabajo de hasta 100 lpc (área de filtración 3,5 pul2), un termómetro, regulador con la habilidad para regular 1000 lpc desde cualquier fuente de presión. Cámara presurizada receptora del conjunto inferior diseñada para soporta contrapresiones de trabajo de por lo menos 500 lpc y un probeta graduada para recibir el filtrado. 6-Factores que afectan la Filtración. Los factores más importantes en la pérdida de filtrado de un pozo son: El Tiempo. La velocidad de filtración es directamente proporcional a la raíz cuadrada del tiempo. Contado desde la perdida inicial de filtrado. Esta relación es solo una aproximación, puesto que se basa en la hipótesis de que la permeabilidad del revoque es contante. Sin embargo, los estudios han demostrado que esa relación es realista para casi todos los lodos. La ecuación es la siguiente: Donde: q1 = perdida medida del filtrado en el momento t1, en cm3. q2 = perdida medida del filtrado en el momento t2, en cm3. T1 = intervalo de tiempo para la perdida de filtrado q1, en min. T2 = intervalo de tiempo para la perdida de filtrado q2, en min. Temperatura. Un aumento de temperatura eleva la velocidad de filtración porque, la viscosidad del petróleo o del agua en la fase continua del lodo se reduce y también porque la alta temperatura produce cambios químicos en el lodo. La solubilidad de los contaminantes, que producen floculación aumenta y la eficacia de muchos aditivos para control de perdida de fluido y de los dispersantes disminuye a temperaturas altas. Presión. Los efectos de la presión sobre la velocidad de filtración dependen en gran medida de las características del revoque. Si el revoque es compresible un aumento de presión reduce su permeabilidad y disminuye la perdida del filtrado. Si el revoque es incompresible la velocidad de filtración varia con la raíz cuadrada de la presión un revoque incompresible implica que la permeabilidad del mismo no es afectada por la presión. 7-¿Cuándo el Revoque es Compresible e Incompresible? ¿Cuál de estos es el recomendable y porqué? Revoque Compresible. Es cuando un aumento de la presión reduce su permeabilidad del forma que disminuye la pérdida de filtrado. Cuando las partículas están bajo presión tienden a depositarse en forma más compacta; las partículas se acomodan de una mejor
forma disminuyendo los caminos hacia la formación y de esta forma minimizan el radio de la zona invadida. Revoque Incompresible. Es aquel donde la velocidad de filtración varía con la raíz cuadrada de la presión. Se presentan cuando las partículas no están lo suficientemente compactas y por lo tanto provoca un mayor filtrado del lodo. Un revoque incompresible indica que la permeabilidad del mismo no es afectada por la presión. El revoque depende de las características de los sólidos que este contiene y estas se ven afectadas considerablemente por la presión. Una de las propiedades más importantes del revoque es su compresibilidad. Si es muy compresible, un aumento de presión reduce su permeabilidad (más compacta) y disminuye la pérdida de filtrado. Si es incompresible, la velocidad de filtración varía con la raíz cuadrada de la presión. En este caso, la permeabilidad del revoque no se ve afectada con la presión. La compresibilidad del revoque depende del tipo, tamaño y distribución de los sólidos de dicho revoque. Es importante conocer el tipo de revoque que forma el lodo para poder controlar las pérdidas de filtrado hacia la formación. El revoque ideal es uno compresible, ya que ayuda controlar las pérdidas de filtrado hacia las formaciones permeables, este es el que reduce su permeabilidad cuando se aumenta la presión ya que cuando las partículas están bajo presión tienden a depositarse en forma más compacta y por ende las partículas se acomodan de una mejor forma disminuyendo los caminos hacia la formación y de esta forma minimizan el radio de la zona invadida, es decir, este es más fácil de controlar, a diferencia de tener un revoque Incompresible en el cual un aumento de presión no afectara al mismo y su permeabilidad permanecerá igual. 8-¿Cuáles serian los problemas derivados de una excesiva perdida de filtrado durante las labores de perforación y en la interpretación de los perfiles eléctricos? Daños a la formación causados por la invasión de filtrado y sólidos. La zona dañada está ubicada a una profundidad demasiado grande para que pueda ser reparada mediante perforación o acidificación. Los daños pueden consistir en precipitación de compuestos insolubles, cambios de humectabilidad, cambios de permeabilidad relativa respecto al aceite o al gas, taponamiento de la formación por finos o sólidos, y el hinchamiento delas arcillas in-situ. Prueba inválida de muestreo del fluido de la formación. Las pruebas de flujo del fluido de la formación pueden dar resultados que se refieren al filtrado y no a los fluidos del yacimiento. Dificultades en la evaluación de la formación causadas por la invasión excesiva de filtrado, la mala transmisión de las propiedades eléctricas a través de revoques gruesos, y posibles problemas mecánicos al bajar y recuperar las herramientas de registro. Propiedades erróneas medidas por las herramientas de registro (midiendo propiedades alteradas por el filtrado en vez de las propiedades de los fluidos del yacimiento). Las zonas de aceite y gas pueden pasar desapercibidas porque el filtrado está desplazando a los hidrocarburos, alejándolos del pozo, lo cual dificulta su detección. Los fluidos de perforación son lechadas que se componen de una fase líquida y partículas sólidas. La filtración se refiere a la acción mediante la cual la presión diferencial hace entrar a la fase
líquida del lodo de perforación dentro de una formación permeable. Durante este proceso, las partículas sólidas son filtradas, formando un revoque. 9-Mencione y explique cada uno de los aditivos utilizados en caso de perdida de filtrado y perdida de circulación. Materiales Fibrosos. Bagazo de caña, carbonato de calcio, fibras de algodón, papel aserrín y fibras de madera. Presentan baja rigidez y forman una barrera en la pared del hoyo para que se desarrolle una retorta de lodo normal que se remueve al limpiar el hoyo. Materiales en Hojuelas o Escamas. Celofán, madera, papel, plástico, mica. Evitan la pérdida colocándose sobre las microfracturas y su acción sellante es similar a la de los materiales fibrosos. Materiales Granulares. Cáscaras de nuez, carbonato de calcio, sal, goma granulada, mármol molido, aceitunas deshidratadas molidas. Algunos de los materiales de este grupo poseen buena resistencia y rigidez cuando se emplean los tamaños de partículas adecuados y pueden formar un puente de manera similar a los solidos de los fluidos de perforación en una formación porosa. Materiales Cementantes. Comprenden todas las formulaciones de lechada de cemento existente y utilizadas para controlar perdidas de circulación. también se incluyen los materiales nombrados anteriormente y aditivos que sean compatibles con el cemento y contribuyen a solucionar el problema. 10-Explique por qué es recomendable una baja concentración de sólidos para el control de las perdidas de filtrado. Las altas concentraciones de sólidos son perjudiciales para el control eficaz de pérdida de filtrado. Cuando la concentración de sólidos es demasiado alta, el agua disponible no es suficiente para solubilizar los desfloculantes o permitir que los aditivos de control de filtraciónfuncionen. Por lo tanto, los tratamientos actúan como sólidos adicionales, agravando la situación, y no funcionan de la manera prevista. Éste es un problema clásico en los sistemas desfloculados con lodos de lignosulfonato y sales complejas que contienen almidón. En este caso, la adición de agua para diluir o aumentar el volumen permite que los productos químicos sean eficaces, lo cual reduce las tasas de filtración. También se puede minimizar el aumento del espesor del revoque con el tiempo, controlando el contenido de sólidos indeseables de baja gravedad específica del lodo. Los sólidos deben ser considerados no solamente en términos del porcentaje en volumen, sino también en lo que se refiere a la calidad y a la función. Los sólidos deseables de los fluidos de perforación incluyen los materiales densificantes, los viscosificadores, los aditivos de control de filtración y otros aditivos químicos. 11-¿Cómo afecta la presión, la temperatura y el tiempo a la permeabilidad del revoque? Tiempo. A medida que el tiempo transcurre la velocidad de filtrado disminuye, pues cuando comienza la filtración se tiene una permeabilidad inicial, pero a medida que avanza el tiempo disminuye porque en ese tiempo se ha depositado cierta cantidad de
partículas sólidas en las paredes del pozo formando el revoque lo cual impide el paso del fluido a la formación. Temperatura. Un aumento de temperatura aumenta la velocidad de filtración, porque, generalmente la viscosidad del petróleo o del agua en la fase continua del lodo se reduce y, también, porque la alta temperatura causa cambios químicos en el lodo. En particular, la solubilidad de los contaminantes que producen floculación aumenta y la eficacia de muchos aditivos para el control de perdida de filtrado y de los dispersantes disminuye a temperaturas altas. Presión. Los efectos de la presión sobre la viscosidad de filtración dependen en gran medida de las características del revoque. Si el revoque es compresible, un aumento de la presión reduce su permeabilidad y disminuye la perdida de filtrado. Si el revoque es incompresible la velocidad de filtración varia con la raíz cuadrada de presión. Un revoque incompresible indica que la permeabilidad del mismo no es afectada por la presión. 12-¿Explique que es un material o fluido tipo píldora y mencione alguno de ellos? Un material tipo píldora es un fluido que se prepara con 30 Bbl de lodo y con material antiperdida. Entre los fluidos tipos píldoras están: los fibrosos, los de hojuela o escama, los granulantes y los cementantes. Cabe mencionar el DOBC (Diesel oil bentonita y cemento). 13-¿Por qué la tasa de filtración disminuye al aumentar el tiempo? Bajo condiciones dinámicas, las tasas de filtración no disminuyen con el tiempo, como con la filtración estática. Además, el espesor del revoque no sigue aumentando. En cambio, se establece un equilibrio entre la deposición del revoque y la erosión hidráulica, de manera que la tasa de filtración dinámica se vuelve más o menos constante. Puede que se trate menos de la erosión verdadera que de la tendencia del movimiento del fluido a impedir la deposición de las partículas sólidas de una manera organizada. El equilibrio del revoque es determinado principalmente por las características de los sólidos del lodo (tamaño, composición y concentración de las partículas), y en menor parte por las condiciones hidráulicas (flujo turbulento o laminar) y la viscosidad del filtrado. 14-¿Cuáles son los factores que controlan la tasa de filtración bajo condiciones dinámicas? La filtración ocurre bajo condiciones tanto dinámicas como estáticas, durante las operaciones de perforación. La filtración bajo condiciones dinámicas ocurre mientras el fluido de perforación está circulando. La filtración estática ocurre en otros momentos durante las conexiones, los viajes o cuando el fluido no está circulando. Las mediciones de filtración y revoque de baja presión, baja temperatura y Alta Temperatura, Alta Presión (ATAP) del Instituto Americano del Petróleo (API) realizadas por el ingeniero del lodo son pruebas estáticas. Estas pruebas son muy eficaces para evaluar las tendencias globales de filtración del lodo, y en cierto modo proporcionan una indicación de las características de la filtración dinámica de flujo laminar.
15-¿Por qué la perdida instantánea es mayor en un fluido densificado que en un fluido agua-bentonita?
